(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利申请
(10)申请公布号 CN 106080668 A(43)申请公布日 2016.11.09
(21)申请号 201610727335.2(22)申请日 2016.08.25
(71)申请人 中国铁道科学研究院
地址 100081 北京市海淀区大柳树路2号申请人 中国铁道科学研究院运输及经济研
究所(72)发明人 史宏 张岩 杨文韬 杨磊
保鲁昆 杜旭升 杨广全 (74)专利代理机构 北京华沛德权律师事务所
11302
代理人 曹洪进(51)Int.Cl.
B61L 5/14(2006.01)B61L 5/18(2006.01)
(54)发明名称
智能化铁路电子警冲标(57)摘要
包本发明涉及一种智能化铁路电子警冲标，
括：位置速度传感器数据采集模块，用于接收传感装置感应的位置速度信息；CPU处理模块，用于根据列车的位置和速度信息，通过逻辑分析过程判断是否有列车超越警冲标停车；报警控制模块，用于接收CPU处理模块的报警命令，并控制报警灯和喇叭发出声光报警信息；无线通信模块，用于将电子警冲标的工作状态发送到地面监控中心，并接收系统参数配置命令。本发明实现铁路警冲标的电子化，可以判断车辆是否超越警冲标停车，对于违章作业进行声光报警，提醒司机注意停车位置，并将警冲标状态发送到地面监控中心，便于车站监控中心对于压标作业进行监视。
权利要求书1页 说明书5页 附图2页
CN 106080668 ACN 106080668 A
权 利 要 求 书
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1.一种智能化铁路电子警冲标，其特征在于,包括警冲标帽和警冲标体，所述警冲标帽顶部设有透明的灯罩，所述灯罩内安装报警灯和喇叭；所述警冲标内设有位置速度传感器数据采集模块、CPU处理模块、报警控制模块、无线通信模块和供电单元；
所述位置速度传感器数据采集模块，用于接收外部传感装置感应的列车位置信息，并将整理好的列车位置信息发送给CPU处理模块；
所述CPU处理模块，用于根据列车的位置信息，判断列车是否越过警冲标，并控制输出报警命令；
所述报警控制模块，用于接收CPU处理模块的报警命令，并控制所述报警灯和喇叭发出声光报警信息；
所述无线通信模块，与所述CPU处理模块连接，用于将电子警冲标的工作状态发送到地面监控中心；接收地面监控中心的系统参数配置命令；
所述供电单元，用于向所述位置速度传感器数据采集模块、CPU处理模块、报警控制模块、无线通信模块、报警灯和喇叭提供电源。
2.根据权利要求1所述的智能化铁路电子警冲标，其特征在于，所述位置速度传感器数据采集模块，还用于接收外部的传感装置感应的列车速度信息，并将整理好的列车速度信息发送给CPU处理模块；
所述CPU处理模块，还用于根据列车的位置信息和速度信息，判断列车是否越过警冲标停车，并控制输出告警命令；
所述报警控制模块，还用于接收CPU处理模块的告警命令，并控制所述报警灯和喇叭发出声光告警信息。
3.根据权利要求1所述的智能化铁路电子警冲标，其特征在于，所述报警控制模块和喇叭安装于灯罩之内。
4.根据权利要求1所述的智能化铁路电子警冲标，其特征在于，所述报警灯发出闪烁的光线。
5.根据权利要求1所述的智能化铁路电子警冲标，其特征在于，所述灯罩外观与现有铁路警冲标一致，颜色为一侧红色一侧白色。
6.根据权利要求1所述的智能化铁路电子警冲标，其特征在于，所述无线通信模块采用电台、WLAN、ZigBee、CDMA、GSM、GPRS或LTE方式与地面监控中心进行通信。
7.根据权利要求1所述的智能化铁路电子警冲标，其特征在于，所述供电单元连接太阳能电池或车站交流电源。
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说 明 书智能化铁路电子警冲标
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技术领域
[0001]本发明涉及一种铁路电子警冲标。
背景技术
[0002]现有铁路警冲标是涂有红白相间颜色的铁或水泥柱，用来确定机车车辆停车位置，保证行车安全的信号标志之一。其作用是使停放在道岔后部两线汇合处的车辆不妨碍邻线上的列车运行，保证行车安全。因此，任何车辆在道岔后部两线汇合处停放时都不得超越警冲标。警冲标的位置应设在道岔后部，两股轨道汇合的中间处，设置高度为超过轨面300-400mm。为保证行车安全，其设置位置必须保证停放车辆与运行的车辆最突出部分之间的距离大于0.2m。《铁路技术管理规程》第284条规定，“列车进站后，应停于接车线警冲标内方，否则属于越过警冲标事故。”
[0003]目前列车运行监控记录装置的广泛运用和列车超速防护、调车监控系统的不断推广，对有效防止列车越过警冲标事故起到了良好作用。但是，由于违章作业且警冲标不具备声光报警功能，导致列车越过警冲标事故时有发生。[0004]现有铁路警冲标都没有实现电子化，不能判断车辆是否超越警冲标停车，并发出明显的报警信息，提醒司机注意停车位置。[0005]现有警冲标不具备声光报警功能，不便于司机和地面调车辅助作业人员在夜间、阴雨、大雾天气进行观察。
[0006]现有警冲标没有通信功能，不能将警冲标状态发送到地面监控中心，不便于车站监控中心对于压标作业进行监视。
发明内容
[0007]本发明所要解决的技术问题是针对现有铁路警冲标面临的问题，提供一种铁路电子警冲标，判断车辆是否超越警冲标停车，发出报警信息，提醒司机注意停车位置，并将警冲标状态发送到地面监控中心，便于车站监控中心对于压标作业进行监视。[0008]为解决上述技术问题，本发明提供了一种智能化铁路电子警冲标，其特征在于,包括警冲标帽和警冲标体，所述警冲标帽顶部设有透明的灯罩，所述灯罩内安装报警灯和喇叭；所述警冲标内设有位置速度传感器数据采集模块、CPU处理模块、报警控制模块、无线通信模块和供电单元；
[0009]所述位置速度传感器数据采集模块，用于接收外部传感装置感应的列车位置信息，并将整理好的列车位置信息发送给CPU处理模块；[0010]所述CPU处理模块，用于根据列车的位置信息，判断列车是否越过警冲标，并控制输出报警命令；
[0011]所述报警控制模块，用于接收CPU处理模块的报警命令，并控制所述报警灯和喇叭发出声光报警信息；
[0012]所述无线通信模块，与所述CPU处理模块连接，用于将电子警冲标的工作状态发送
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到地面监控中心；接收地面监控中心的系统参数配置命令；[0013]所述供电单元，用于向所述位置速度传感器数据采集模块、CPU处理模块、报警控制模块、无线通信模块、报警灯和喇叭提供电源。[0014]优选地，所述位置速度传感器数据采集模块，还用于接收外部的传感装置感应的列车速度信息，并将整理好的列车速度信息发送给CPU处理模块；[0015]所述CPU处理模块，还用于根据列车的位置信息和速度信息，判断列车是否越过警冲标停车，并控制输出告警命令；[0016]所述报警控制模块，还用于接收CPU处理模块的告警命令，并控制所述报警灯和喇叭发出声光告警信息。[0017]优选地，所述报警控制模块和喇叭安装于灯罩之内。[0018]优选地，报警灯发出闪烁的光线。[0019]优选地，灯罩外观与现有铁路警冲标一致，颜色为一侧红色一侧白色。[0020]优选地，所述无线通信模块采用电台、WLAN、ZigBee、CDMA、GSM、GPRS、LTE等方式与地面监控中心进行通信，将电子警冲标状态信息发送给地面监控中心，并接收参数配置命令。
[0021]优选地，所述供电单元连接太阳能电池或车站交流电源。[0022]本发明的智能化铁路警冲标具有如下的有益效果：[0023]一、能自动判断车辆是否超越警冲标停车，并发出明显的声光报警信息，提醒司机注意停车位置。[0024]二、本发明的智能化铁路警冲标便于司机和地面调车辅助作业人员在夜间、阴雨、大雾天气进行观察。[0025]三、本发明的智能化警冲标具有通信功能，除了发出声光告警，还能够将警冲标状态发送到地面监控中心，便于车站监控中心对于压标作业进行监视，及时作出相应的调度调整。
附图说明
[0026]下面结合附图和具体实施方式对本发明的技术方案作进一步具体说明。[0027]图1为本发明的铁路电子警冲标结构图。[0028]图2为铁路电子警冲标外观及尺寸图。[0029]图3为铁路电子警冲标安装位置示意图。
具体实施方式
[0030]如图1所示，本发明的铁路电子警冲标包括：警冲标帽1、警冲标体2、灯罩3、走线孔4、电缆孔5、报警灯6、报警控制模块7、喇叭8、CPU处理模块9、无线通信模块10、位置速度传感器数据采集模块11、走线孔12、供电单元13。[0031]警冲标帽1和警冲标体2拼装在一起，构成完整的铁路电子警冲标。[0032]灯罩3位于警冲标帽1的上方，与传统警冲标不同，电子警冲标需要具备透明的灯罩3，用来传输报警光源。
[0033]走线孔4配有专门的橡胶堵头，用于引入红外、雷达(激光雷达、微波雷达等)、激
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光、图像等外部位置速度传感器的线路。如果只采用车轮传感器采集列车位置和速度，则走线孔4不必走线，需用橡胶堵头将走线孔4封闭，仅作为无线通信信号的传输通道使用。[0034]位置速度传感器数据采集模块11，用于接收外接传感器的位置速度信息，并将信息转化为CPU处理模块9的规范输入格式。位置信息为轨道上两点之间的电子警冲标监视区域内是否有列车占用，速度信息为监视区域内的列车运行速度。[0035]报警控制模块7接收CPU处理模块9的报警命令，控制报警灯6和喇叭8发出声光报警信息，CPU处理模块9可以设置报警控制模块7的报警持续时间。[0036]报警灯可以采用灯泡转灯、LED闪光和氙气管频闪等光源形式。[0037]CPU处理模块9向无线通信模块10发送电子警冲标状态，包括：空闲、移动占用、停车占用报警和占用报警。无线通信模块10采用电台、WLAN、ZigBee、CDMA、GSM、GPRS、LTE等方式，将电子警冲标状态信息发送至监控中心。[0038]同时，无线通信模块10可以接收外部手持机、监控中心等设备通过无线发送的标准格式的配置参数，并转送给CPU处理模块9进行设置。[0039]走线孔5配有专门的橡胶堵头，用于引入太阳能电池或车站交流220v电源，或者车轮传感器的线缆。
[0040]供电单元13接入外部太阳能电池或车站交流220v电源，转化成电子警冲标内各电子单元的工作电压，通过走线孔12实现与各电子单元的供电线路连接。[0041]如图2所示，本发明的铁路电子警冲标与现有铁路警冲标的尺寸一致。距轨枕顶面高度为300mm，一侧为白色，一侧为红、白、红相间，宽度均为100mm。电子警冲标高出轨枕面距离为300至350mm。[0042]如图3所示，图中电子警冲标与铁路电子警冲标设在合线路间距为4m的中间，线路上的垂直点b和d点之间的距离均为2m。当股道间距不足4m时，电子警冲标应设在两线路中心线最大间距的起点处；在线路曲线部分所设道岔附近的电子警冲标与线路中心线的间距，应按限界的加宽增加。a、b、c和d为监视边界点，a与b之间和c与d之间分别为电子警冲标旁边的2条相邻线路上的监视区域。a与b之间的距离Dab可设置为20m；c与d之间的距离Dcd可设置为20m。
[0043]位置速度传感器安装方面，如采用红外、雷达、激光、图像等方式，则可以将红外、雷达、激光、图像传感器安装在电子警冲标上，监视a、b、c和d监视边界点。[0044]如采用车轮传感器，为了考虑车轮与车头、车尾之间的距离，则需在轨道上的a0、b0、c0和d0共4个车轮监视边界点上安装车轮传感器，车轮监视边界点与监视边界点的距离Fa、Fb、Fc和Fd可配置为3.5m。
[0045]需要采集的位置信息为相同轨道上两个监视边界点之间的监视区域内是否有列车占用。如果采用雷达和图像等扇形区域检测技术，则可直接获得监视区域的占用或空闲信息；如果采用红外、激光等点式位置检测技术，则需检测监视区域两端的监视边界点，两点之中有任一点检测到列车则认为监视区域被占用，否则空闲；如果采用车轮传感器，则需要比较进入和驶离监视区域两端车轮监视边界点的列车轴数，来完成监视区域空闲与占用状态检查。
[0046]如果监视区域被列车占用，则需要进一步采集列车速度信息。如果采用雷达和图像等扇形区域检测技术，则可直接获得监视区域内列车的速度；如果采用红外、激光等点式
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检测技术，则取两端监视边界点列车速度信息的平均值，当只有一个点有列车速度信息时，则单点速度为列车速度；如果采用车轮传感器，由于车轮与轨道接触点不连续，只有在列车车轮通过车轮传感器时才能检测出列车速度，需要利用公式计算列车当前速度，计算公式为：
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[0048]
公式(1)和(2)中，s为列车速度，so为车轮通过车轮传感器瞬间测量到的速度，so＇
是下一个车轮通过任意车轮传感器的速度，t是当前时间，to为当前车轮经过监视区域任一端的时间，to＇为下一个车轮经过监视区域任一端的时间，d是a0和b0或c0和d0之间的距离，td是按列车速度为匀速so计算的列车匀速通过监视区域的时间。[0050]在列车加速行驶的情况下，下一个车轮经过监视区域任一端的时间to＇小于列车匀速通过时间td。按照公式(1)，当前时间t在下一个车轮还未经过监视区域之前，列车当前速度s为车轮通过车轮传感器瞬间测量到的速度so；当前时间t在下一个车轮经过监视区域之后，列车当前速度为下一个车轮经过监视区域任一端的速度so＇。[0051]在列车减速行驶不改变运行方向的情况下，下一个车轮经过监视区域任一端的时间to＇大于列车匀速通过时间td。按照公式(2)，当前时间t在列车匀速通过时间td之前，列车当前速度s为车轮通过车轮传感器瞬间测量到的速度so；当前时间t在列车匀速通过时间td之后，在下一个车轮经过监视区域之前，列车当前速度s为通过距离除以时间估算列车速度，当估算速度小于规定值时，设s为零；当前时间t在下一个车轮经过监视区域之后，列车当前速度为下一个车轮经过监视区域任一端的速度so＇。[0052]在列车减速行驶并改变运行方向的情况下，列车速度值可为负。当下一个车轮经过监视区域任一端的时间to＇小于列车匀速通过时间td的时候，可按照公式(1)计算列车速度；当下一个车轮经过监视区域任一端的时间to＇大于列车匀速通过时间td的时候，可按照公式(2)计算列车速度，当估算速度小于规定值时，设s为零。
[0053]智能化铁路电子警冲标具有停车越界报警和越界报警两种工作模式，其中：停车越界报警，需要根据列车的位置信息和速度信息，判断列车是否越过警冲标停车，并控制输出报警命令；越界报警，需要根据列车的位置信息，判断列车是否越过警冲标，并控制输出报警命令。
[0054]当智能化铁路电子警冲标工作在“停车越界报警”模式下，CPU处理模块9向无线通信模块10发送的电子警冲标状态包括：空闲、移动占用、停车占用报警；当智能化铁路电子警冲标工作在“越界报警”模式下，CPU处理模块9向无线通信模块10发送的电子警冲标状态包括：空闲、占用报警。[0055]在“越界报警”模式下，CPU处理模块9只根据列车位置信息判断列车是否越过警冲标停车的分析处理过程包括如下步骤：
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步骤(a)：位置速度传感器数据采集模块接收列车位置信息，将列车位置发送给
CPU处理模块；[0057]步骤(b)：CPU处理模块判断列车位置是否超越警冲标，如否，命令无线发送模块向地面发送警冲标状态为“空闲”并返回步骤(a)，如是，则执行[0058]步骤(c)：CPU处理模块命令无线发送模块向地面发送警冲标状态为“越界报警”，并命令报警控制模块通过报警灯和喇叭发出时长大于一个控制周期的报警警报；[0059]返回步骤(a)。[0060]在“停车越界报警”模式下，CPU处理模块9根据列车的位置和速度信息，判断列车是否越过警冲标的分析处理过程，包括如下步骤：[0061]步骤1：位置速度传感器数据采集模块接收列车位置和速度信息，将列车位置和速度发送给CPU处理模块；[0062]步骤2：CPU处理模块判断列车位置是否越过警冲标，如否，命令无线发送模块向地面发送警冲标状态为“空闲”并返回步骤1执行，如是，则执行[0063]步骤3：CPU处理模块判断列车速度是否为零，如否，命令无线发送模块向地面发送警冲标状态为“移动占用”并返回步骤1执行，如是，则执行[00]步骤4：CPU处理模块命令无线发送模块向地面发送警冲标状态为“停车占用报警”，并命令报警控制模块通过报警灯和喇叭发出时长大于一个控制周期的警报；[0065]返回步骤1。
[0066]最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
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